一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷及其制备方法，所用的复合陶瓷为赛龙（Ｓｉａｌｏｎ），用本发明专利技术制成的滑块与现有技术相比，耐氧化、耐高温、耐磨损、抗热震性能好、能抵抗高频次的重机械载荷重的特点，并且还能够消除“水印”，提高了轧钢成品率，降低了滑块使用成本。

Composite ceramic used for slider of step heating furnace and preparation method thereof

The invention relates to a composite ceramic and its preparation method of step slider type heating furnace, ceramic composite used for Dragon (Sialon), compared with the prior art, the invention of the slider made of heavy machinery, oxidation resistance, high temperature resistance, abrasion resistance, good thermal shock resistance, resistance to high frequency the load, and can eliminate the \watermark\, improve the rolling yield, reducing the cost of using the slider.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料的配方及制备方法及这一
，特别属于用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷及其制备方法这一

技术介绍
步进式加热炉广泛应用于钢材热轧前的加热过程，步进式加热炉通常使用高炉、焦炉混合煤气做为燃料，加热炉内设有若干个横梁，采用无缝钢管制作，梁上面镶嵌有间隔布置的金属耐热滑块。炉内温度为500-1250℃，通常在低温段使用的金属耐热滑块材料为ZG40Cr25Ni20，高温段使用的金属耐热滑块材料为Co22。加热时，因为金属耐热滑块的导热系数高，一般为40～60W/m.K，高温钢坯与金属耐热滑块接触部分温度比其它部分低而形成“水印”，这种水印导致钢坯温度不均匀，局部硬度高，进轧制机进行轧制时，容易产生尺寸偏差和内部缺陷，使废品率升高，同时上述材料均为进口材料，使用成本很高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种成本低、导热系数低的用于步进式加热炉的复合陶瓷。本专利技术所要解决的另一个技术问题是上述复合陶瓷的制备方法。本专利技术解决的技术问题的技术方案是一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷，所述的复合陶瓷为赛龙(Sialon)。Sialon是由Si3N4-Al2O3-SiO2-AlN化合物组成的，它是Si3N4中Si和N原子分别被铝和氧部分置换后形成的一大类固溶体的总称。Sialon保留了Si3N4的优良性质，如强度、耐热性和硬度等，而且比Si3N4具有更好的化学稳定性、韧性和抗氧化性。Sialon复合陶瓷具有较高的低、高温强度，较低的热膨胀系数和导热率，优良的抗热震稳定性、抗氧化性及抗渣性，既保证了高温下的稳定性，对钢坯局部温度影响又小。根据步进式加热炉用耐热滑块的使用条件温度低于1300℃，侵蚀源少，环境气氛呈弱氧化性，工作时，滑块承载受热钢坯，轻抬轻放，基本不存在剧烈撞击等，可以认为，用Sialon复合陶瓷耐热滑块代替金属耐热滑块技术上是可行的。所述的Sialon是由棕刚玉、工业级金属硅粉、氧化铝微粉制成。为了降低Sialon复合陶瓷显气孔率，提高其耐压强度，热震性能。还可在Sialon复合陶瓷中添加占总重量0.5-5％的稀土复合添加剂，所述的稀土复合添加剂的成分及重量比为粒度20-200nm、纯度98.5％的氧化钇∶粒度≤4μm的99.99％氧化钇＝1∶1.0-1.5。优选的稀土复合添加剂的成分及重量比为粒度20-200nm、纯度98.5％的氧化钇∶粒度≤4μm的99.99％氧化钇＝1∶1.2-1.3。本专利技术添加了亚纳米级氧化钇，粒度20-200nm，在烧制过程中，亚纳米级氧化钇进入Sialon晶格中，有利于金属硅粉在低温下被充分氧化烧结，使得制品显气孔率下降明显，从而提高了常温、高温强度，同时对热震性能有所改善。所述的复合陶瓷的生产工艺为称量、共磨预混、湿混、振动加压成型、干燥烘烤、充氮气反应烧结、出窑等过程。所述的振动加压成型过程所使用的振动频率为80-120赫兹，压力为50-120Mpa。所述的充氮气反应烧结过程为从室温升到1400℃，升温速度50℃/分钟，在1400℃保温3-5小时；然后从1400℃升到1450℃升温速度30℃/分钟，在1450℃保温2.5-3小时。本专利技术与现有技术相比，用Sialon复合陶瓷耐热滑块替代金属Co22和ZG40Cr25Ni20作为耐热滑块在加热炉上应用，表现出了抗氧化、耐高温、耐磨损、能抵抗高频次的重机械载荷重和抗热震性能好的优良性能，并且还能够消除“水印”，提高轧钢成品率，降低了滑块使用成本；在Sialon复合陶瓷添加了亚纳米级氧化钇，使Sialon复合陶瓷材料的性能大幅度提高，耐压强度提高了40-60％，高温抗折强度提高了100％以上。具体实施例方式所用的原料棕刚玉、工业级金属硅粉、工业级氧化铝微粉、粒度20-200nm、纯度98.5％的氧化钇、粒度≤4μm的99.99％氧化钇均为市售。优选的制备工艺为取棕刚玉75公斤，工业级金属硅粉20公斤、工业级氧化铝微粉4公斤，添加稀土复合添加剂，将上述组分在气流磨机共磨预混合，总共磨预混合时间为50分钟。在轮碾机中湿混15分钟；混好的物料倒入试样模具内，在200T振动加压机上进行振动加压成型，振动频率为100Hz、压力为70Mpa；试样坯自然干燥24h后；进入电干燥窑180℃下干燥24小时，确保残余水分低于0.5％；在通入99.99％N2电加热炉内反应烧结，升温制度为室温至1400℃升温速度50℃/分钟，1400℃保温3小时；从1400℃升到1450℃升温速度30℃/分钟，1450℃保温3小时；然后断电自然冷却。检验指标如下体积密度为带有气孔的干燥材料的质量与其总体积的比值，用g/cm3表示。检验方法见冶金部标准YB/T5200-1993。显气孔率为带有气孔的材料中所有开口气孔的体积与其总体积之比植，用％表示。检验方法见冶金部标准YB/T5200-1993。耐压强度为在室温下，试样受到压力负荷的作用而破坏时的极限应力，以MPa表示。检验方法见冶金部标准YB/T5201-1993。高温抗折强度按GB/T3002-1982方法检验，简称高温强度，单位为Mpa。导热系数按ZBQ/T52004-1990方法检验，单位为W/m.K热震性能按YB/T376.1-1995方法检验，单位为次。赛龙(Sialon)的技术指标如下体积密度2.6g/cm3、显气孔率18％、耐压强度120Mpa，高温强度18Mpa、导热系数10.5，热震性能25次。表1中，稀土复合添加剂中所用粒度20-200nm氧化钇纯度为98.5％，用量为1公斤；粒度≤4μm的氧化钇Y2O3纯度为99.9％，用量如表所示，单位为公斤。表1 实施例2效果最好，实施例1、3的效果稍差。除稀土复合添加剂在Sialon复合陶瓷中的添加量以外，其余与实施例2相同。表2 实施例5效果最好，实施例4、6、7的效果稍差。用实施例2制成的2块滑块使用半年后，检验结果如下1、陶瓷耐热滑块上表面没有观察到磨损情况，其上表面标高与其它金属滑块相同；2、陶瓷耐热滑块没有发现裂纹和剥落的情况；3、陶瓷耐热滑块在炉内经受住了频繁的温度波动(800℃-1250℃)；4、坯在炉内连续步进，陶瓷耐热滑块经受住了连续高频次的机械负荷压力(140×140mm方坯重2.4吨、150×150mm方坯重2.8吨)；5、由于非金属材料的导热系数远远低于金属材料的导热系数，加热炉内红坯与Sialon复合陶瓷耐热滑块接触的部分不会产生“水印”，两者之间几乎测不出温差。权利要求1.一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷，其特征在于所述的复合陶瓷为赛龙(Sialon)。2.根据权利要求1所述的一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷，其特征在于所述的Sialon是由棕刚玉、工业级金属硅粉、氧化铝微粉制成。3.根据权利要求2所述的一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷，其特征在于还可在Sialon复合陶瓷中添加占总重量0.5-5％的稀土复合添加剂，所述的稀土复合添加剂的成分及重量比为粒度20-200nm、纯度98.5％的氧化钇∶粒度≤4μm的99.99％氧化钇＝1∶1.0-1.5。4.根据权利要求3所述的一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷，其特征在于所述的稀土复合添加剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于步进式加热炉滑块的复合陶瓷，其特征在于：所述的复合陶瓷为赛龙（Ｓｉａｌｏｎ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翁林山，蒋玉清，严解荣，刘玉兰，邵良君，汪雷，郏启友，宋强，陈鸿旭，于洋，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，宜兴市钰玺窑业有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]